特許 5967214 バッテリ温調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5967214

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】バッテリ温調装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/663 20140101AFI20160728BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/6565 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/6551 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/637 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/617 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/6557 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 10/647 20140101ALI20160728BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20160728BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20160728BHJP

   B60K 11/06 20060101ALI20160728BHJP

   B60K 1/04 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/663

   H01M10/613

   H01M10/625

   H01M10/6565

   H01M10/6551

   H01M10/615

   H01M10/637

   H01M10/6571

   H01M10/633

   H01M10/617

   H01M10/6557

   H01M10/647

   H01M2/10 S

   B60L11/18 Z

   B60K11/06

   B60K1/04 Z

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-544439(P2014-544439)

(86)(22)【出願日】2013年10月21日

(86)【国際出願番号】JP2013078455

(87)【国際公開番号】WO2014069270

(87)【国際公開日】20140508

【審査請求日】2015年1月19日

(31)【優先権主張番号】特願2012-243400(P2012-243400)

(32)【優先日】2012年11月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(74)【代理人】

【識別番号】100180068

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 怜史

(72)【発明者】

【氏名】八田 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】楊 チイ曄

【審査官】 稲葉 崇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１１６３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８８５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２９３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３４６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−４１３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ１／００−１／０４，

Ｂ６０Ｋ１１／００−１５／１０，

Ｂ６０Ｌ１／００−３／１２，

Ｂ６０Ｌ７／００−１３／００，

Ｂ６０Ｌ１５／００−１５／４２，

Ｈ０１Ｍ１０／５２−１０／６６７，

Ｈ０５Ｋ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリモジュールと、
前記バッテリモジュールの温度を調整する温調ユニットと、
前記バッテリモジュール及び前記温調ユニットを収納するバッテリパックケースと、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記温調ユニットは、風流れ方向の上流側から、車室内エアコンの冷媒を用いて熱交換を行うエバポレータと、パックケース内気を循環させる送風機と、フィン部材と、前記バッテリモジュールへ風を送るダクトと、を有する
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項2】

請求項１に記載されたバッテリ温調装置において、
前記フィン部材は、網状フィンを有するPTCヒータである
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケースは、車両の床下位置に配置されている
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか１項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記送風機は、防水構造によるブロアファンである
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか１項に記載されたバッテリ温調装置において、
前記エバポレータは、パックケース内側面と略平行かつ対面するように一方のコア面を配置し、
前記送風機は、前記エバポレータの他方のコア面とサクション側が略平行かつ対面するように配置した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項6】

請求項３に記載されたバッテリ温調装置において、
前記バッテリパックケースは、車両前後方向の略中央の床下位置に配置し、
前記温調ユニットは、前記バッテリパックケース内のうち、車両前方のモータルームに配置したエアコンコンプレッサに近い側の位置に配置した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【請求項7】

請求項６に記載されたバッテリ温調装置において、
前記エバポレータは、前記送風機よりも車両前方位置に配置した
ことを特徴とするバッテリ温調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリパックケースに収容されたバッテリモジュールの温度調整を行うバッテリ温調装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エバポレータで発生する凝縮水を排水させるために、エバポレータを傾け排水ドレンを設けた構造が開示された車両用バッテリ冷却システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−５４３７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の車両用バッテリ冷却システムにあっては、排水ドレンを設けた構造としているため、排水ドレンから水、埃、泥等の異物が入ってしまい、バッテリ電極に到達すると電極短絡が発生するおそれがある、という問題があった。また、このような問題を回避するために、排水ドレンを設けない場合には、エバポレータで発生した凝縮水がバッテリモジュールの電極まで届いてしまう、という問題があった。

【0005】

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、温調ユニットのエバポレータで発生した凝縮水が、バッテリモジュールの電極まで届いてしまうのを防止するバッテリ温調装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明のバッテリ温調装置は、バッテリモジュールと、前記バッテリモジュールの温度を調整する温調ユニットと、前記バッテリモジュール及び前記温調ユニットを収納するバッテリパックケースと、を備える。
前記温調ユニットは、風流れ方向の上流側から、車室内エアコンの冷媒を用いて熱交換を行うエバポレータと、パックケース内気を循環させる送風機と、フィン部材と、前記バッテリモジュールへ風を送るダクトと、を有する。

【発明の効果】

【0007】

よって、エバポレータにて凝縮水が発生した場合においては、エバポレータの下流位置に送風機とフィン部材を配置しているため、エバポレータから送られる細粒状の凝縮水が、送風機やフィン部材に付着して蒸発することによりブロックされる。また、エバポレータの下流位置に送風機とフィン部材とダクトとを設けることで、エバポレータからバッテリ電極までの距離が確保されるため、凝縮水がバッテリの電極に届きにくくなる。
すなわち、凝縮水ブロック作用に凝縮水の電極付着遅延作用が加わることで、凝縮水がフィン部材の下流位置に配置されたバッテリモジュールに到達することがない。
この結果、温調ユニットのエバポレータで発生した凝縮水が、バッテリモジュールの電極まで届いてしまうのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す概略側面図である。

【図2】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す概略底面図である。

【図3】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPを示す全体斜視図である。

【図4】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPを示すバッテリパックケースアッパーカバーを外した斜視図である。

【図5】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成を示す平面図である。

【図6】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPの内部構成と温調風の流れを示すバッテリパックケースアッパーカバーを外した平面図である。

【図7】温調ユニット周囲における温調構成と温調風の流れを示す図６のＡ部拡大図である。

【図8】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPに搭載された温調ユニットのPTCヒータの一例を示す図である。

【図9】実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPに搭載された温調ユニット及び配風ダクトを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明のバッテリ温調装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

【実施例1】

【0010】

まず、構成を説明する。
実施例１のバッテリ温調装置における構成を、「バッテリパックBPの車載構成」、「バッテリパックBPの全体詳細構成」、「パックケース内部空間の領域区分構成」、「バッテリ温調装置の詳細構成」に分けて説明する。

【0011】

［バッテリパックBPの車載構成］
図１及び図２は、実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPが搭載された電気自動車を示す。以下、図１及び図２に基づき、バッテリパックBPの車載構成を説明する。

【0012】

前記バッテリパックBPは、図１に示すように、フロアパネル１００の下部である床下のホイールベース中央部位置に配置される。フロアパネル１００は、モータルーム１０１と車室１０２を画成するダッシュパネル１０４との接続位置から車両後端位置まで設けられ、車両前方から車両後方までのフロア面凹凸を抑えたフラット形状としている。車室１０２には、インストルメントパネル１０５と、センターコンソールボックス１０６と、エアコンユニット１０７と、乗員シート１０８と、を有する。なお、車両前方のモータルーム１０１には、エアコンユニット１０７で用いる冷媒を圧縮するエアコンコンプレッサ１０３が配置される。

【0013】

前記バッテリパックBPは、図２に示すように、車体強度部材である車体メンバに対して８点支持される。車体メンバは、車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１０９，１０９と、一対のサイドメンバ１０９，１０９を車幅方向に連結する複数のクロスメンバ１１０，１１０，…と、を有して構成される。バッテリパックBPの両側は、一対の第１サイドメンバ支持点Ｓ１，Ｓ１と一対の第１クロスメンバ支持点Ｃ１，Ｃ１と一対の第２サイドメンバ支持点Ｓ２，Ｓ２により６点支持される。バッテリパックBPの後側は、一対の第２クロスメンバ支持点Ｃ２，Ｃ２により２点支持されている。

【0014】

前記バッテリパックBPは、図１に示すように、ダッシュパネル１０４に沿って車両前後方向に配索した充放電ハーネス１１１を介し、モータルーム１０１に配置されている強電モジュール１１２（DC/DCコンバータ＋充電器）と接続される。このモータルーム１０１には、強電モジュール１１２以外に、インバータ１１３と、モータ駆動ユニット１１４（走行用モータ＋減速ギヤ＋デファレンシャルギヤ）と、を有する。また、車両前面位置には、充電ポートリッドを有する充電ポート１１５（急速充電/普通充電）が設けられ、充電ポート１１５は、充電ハーネス１１７により強電モジュール１１２に接続される。

【0015】

前記バッテリパックBPは、図外のＣＡＮケーブル等の双方向通信線を介し、外部の電子制御システムと接続されるとともに、インストルメントパネル１０５内に配置されているエアコンユニット１０７を備えた車載空調システムと接続される。すなわち、バッテリ放電制御（力行制御）やバッテリ充電制御（急速充電制御・普通充電制御・回生制御）等が行われるとともに、バッテリパックBPの内部温度（バッテリ温度）が、冷風及び温風による温調風によって管理制御される。

【0016】

［バッテリパックBPの全体詳細構成］
図３及び図４は、実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPの詳細を示す。以下、図３及び図４に基づき、バッテリパックBPの全体詳細構成を説明する。

【0017】

実施例１のバッテリパックBPは、図３及び図４に示すように、バッテリパックケース１と、バッテリスタック２と、温調ユニット３と、サービス・ディスコネクト・スイッチ４（強電遮断スイッチ：以下、「SDスイッチ」という。）と、ジャンクションボックス５と、リチウムイオン・バッテリ・コントローラ６（以下、「LBコントローラ」という。）と、を備えていている。

【0018】

前記バッテリパックケース１は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２の２部品によって構成される。そして、バッテリパックロアフレーム１１とバッテリパックアッパーカバー１２の外周縁に沿って連続する環状のシール部材を介装し、２部品をボルト締結により固定することで、外部からの水浸入を阻止する水密構造とされている。

【0019】

前記バッテリパックロアフレーム１１は、図４に示すように、車体メンバに対し支持固定されるフレーム部材である。このバッテリパックロアフレーム１１には、バッテリスタック２や他のパック構成要素３，４，５，６を搭載する方形凹部空間を有する。このバッテリパックロアフレーム１１のフレーム前端縁には、冷媒管コネクタ端子１３と充放電コネクタ端子１４と強電コネクタ端子１５（車室内空調用）と弱電コネクタ端子１６とが取り付けられている。

【0020】

前記バッテリパックアッパーカバー１２は、図３に示すように、バッテリパックロアフレーム１１を水密状態で覆うカバー部材である。このバッテリパックアッパーカバー１２には、バッテリパックロアフレーム１１に搭載される各パック構成要素２，３，４，５，６のうち、特にバッテリスタック２の凹凸高さ形状に対応した凹凸段差面形状によるカバー面を有する。

【0021】

前記バッテリスタック２（＝バッテリモジュール群）は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１に搭載され、第１バッテリスタック２１と第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３との３分割スタックにより構成される。各バッテリスタック２１，２２，２３は、二次電池（リチウムイオンバッテリ等）によるバッテリモジュール（＝バッテリ単位）を複数積み重ねた積層体構造である。各バッテリスタック２１，２２，２３の詳しい構成は、下記の通りである。

【0022】

前記第１バッテリスタック２１は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両後部領域に搭載される。この第１バッテリスタック２１は、厚みが薄い直方体形状のバッテリモジュールを構成単位とし、複数個のバッテリモジュールを厚み方向に積み重ねたものを用意しておく。そして、バッテリモジュールの積み重ね方向と車幅方向を一致させて搭載する縦積み（例えば、２０枚縦積み）により構成している。

【0023】

前記第２バッテリスタック２２と前記第３バッテリスタック２３のそれぞれは、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち、第１バッテリスタック２１より前側の車両中央部領域に車幅方向に左右分かれて一対搭載される。この第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３は、全く同じパターンによる平積み構成としている。すなわち、厚みが薄い直方体形状のバッテリモジュールを構成単位とし、複数枚（例えば、４枚と５枚）のバッテリモジュールを厚み方向に積み重ねたものを複数個（例えば、４枚積みを１組、５枚積みを２組）用意しておく。そして、バッテリモジュールの積み重ね方向と車両上下方向を一致させた平積み状態としたものを、例えば、車両後方から車両前方に向かって順に４枚平積み・５枚平積み・５枚平積みというように、車両前後方向に整列させることで構成している。第２バッテリスタック２２は、図４に示すように、前側バッテリスタック部２２ａ，２２ｂと、前側バッテリスタック部２２ａ，２２ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリスタック部２２ｃと、を有する。第３バッテリスタック２３は、図４に示すように、前側バッテリスタック部２３ａ，２３ｂと、前側バッテリスタック部２３ａ，２３ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリスタック部２３ｃと、を有する。

【0024】

前記温調ユニット３は、図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の右側領域に配置され、バッテリパックBPの後述する配風ダクト９に温調風（冷風、温風）を送風する。

【0025】

前記SDスイッチ４は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の中央部領域に配置され、手動操作によりバッテリ強電回路を機械的に遮断するスイッチである。バッテリ強電回路は、内部バスバーを備えた各バッテリスタック２１，２２，２３と、ジャンクションボックス５と、SDスイッチ４と、を互いにバスバーを介して接続することで形成される。このSDスイッチ４は、強電モジュール１１２やインバータ１１３等の点検や修理や部品交換等を行う際、手動操作によりスイッチ入とスイッチ断が切り替えられる。

【0026】

前記ジャンクションボックス５は、図３及び図４に示すように、バッテリパックロアフレーム１１のうち車両前側空間の左側領域に配置され、リレー回路により強電の供給/遮断/分配を集中的に行う。このジャンクションボックス５には、温調ユニット３の制御を行う温調用リレー５１と温調用コントローラ５２が併設されている。ジャンクションボックス５と外部の強電モジュール１１２は、充放電コネクタ端子１４と充放電ハーネス１１１を介して接続される。ジャンクションボックス５と外部の電子制御システムは、弱電ハーネスを介して接続される。

【0027】

前記LBコントローラ６は、図４に示すように、第１バッテリスタック２１の左側端面位置に配置され、各バッテリスタック２１，２２，２３の容量管理・温度管理・電圧管理を行う。このLBコントローラ６は、温度検出信号線からの温度検出信号、バッテリ電圧検出線からのバッテリ電圧検出値、バッテリ電流検出信号線からのバッテリ電流検出信号に基づく演算処理により、バッテリ容量情報やバッテリ温度情報やバッテリ電圧情報を取得する。そして、LBコントローラ６と外部の電子制御システムは、リレー回路のオン/オフ情報やバッテリ容量情報やバッテリ温度情報等を伝達する弱電ハーネスを介して接続される。

【0028】

［パックケース内部空間の領域区分構成］
図５は、実施例１のバッテリ温調装置を採用したバッテリパックBPのケース内部空間の領域区分構成を示す。以下、図５に基づき、パックケース内部空間の領域区分構成を説明する。

【0029】

実施例１のバッテリパックBPは、図５に示すように、バッテリパックケース１の内部空間を、車幅方向に引かれる境界線Ｌを隔てて、車両後方側のバッテリモジュール搭載領域７と車両前方側の電装品搭載領域８の２つの車両前後方向領域に分けている。バッテリモジュール搭載領域７は、車両後方端から車両前方寄りの境界線Ｌまでのケース内部空間の大半の領域を占有する。電装品搭載領域８は、車両前方端から車両前方寄りの境界線Ｌまでのバッテリモジュール搭載領域７より狭い領域を占有する。

【0030】

前記バッテリモジュール搭載領域７は、Ｔ字通路（中央通路３６と横断通路３７）により第１分割矩形領域７１と第２分割矩形領域７２と第３分割矩形領域７３の三つの分割矩形領域に区分される。第１分割矩形領域７１には、一側面にLBコントローラ６を有する第１バッテリスタック２１が搭載される。第２分割矩形領域７２には、第２バッテリスタック２２が搭載される。第３分割矩形領域７３には、第３バッテリスタック２３が搭載される。

【0031】

前記電装品搭載領域８は、車幅方向に分けられた第１区分領域８１と第２区分領域８２と第３区分領域８３の三つの区分領域に分けられる。第１区分領域８１から第２区分領域８２の下部にかけては、温調ユニット３が搭載される。第２区分領域８２の上部には、SDスイッチ４が搭載される。第３区分領域８３には、ジャンクションボックス５が搭載される。

【0032】

前記バッテリパックBPのバッテリモジュール搭載領域７には、温調ユニット３に接続される配風ダクト９（図６及び図９参照）の配置を確保するとともに、温調風の内部循環を確保する温調風通路を形成している。この温調風通路は、各バッテリスタック２１，２２，２３を分割矩形領域に搭載したときの隙間を利用したもので、車両前後方向の中央通路３６と、該中央通路３６に交差する車幅方向の横断通路３７と、流れ込んできた温調風を温調ユニット３に戻す環状通路３８と、を有する。中央通路３６は、第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３の対向面に隙間を持たせることで形成される。横断通路３７は、第１バッテリスタック２１と第２，第３バッテリスタック２２，２３の対向面に隙間を持たせることで形成される。環状通路３８は、バッテリパックロアフレーム１１と各パック構成要素２，３，４，５，６との間に隙間余裕を持たせることで形成される。なお、温調風通路としては、中央通路３６と横断通路３７と環状通路３８以外に、ケース内部空間にパック構成要素２，３，４，５，６を搭載することにより形成される隙間や間隔や空間も含まれる。

【0033】

［バッテリ温調装置の詳細構成］
図６〜図９は、バッテリパックBPに搭載された実施例１のバッテリ温調装置の詳細を示す。以下、図６〜図９に基づき、バッテリ温調装置の詳細構成を説明する。

【0034】

前記バッテリ温調装置は、図６に示すように、第１バッテリスタック２１と、第２バッテリスタック２２と、第３バッテリスタック２３と、温調ユニット３と、配風ダクト９と、を備える。

【0035】

前記第１バッテリスタック２１は、バッテリパックケース１の内部空間の車両後方領域に収納配置される。前記第２，第３バッテリスタック２２，２３は、バッテリパックケース１の内部空間のうち、第１バッテリスタック２１よりも車両前方領域に収納配置されるとともに、スタックの高さ寸法が第１バッテリスタック２１よりも低く設定される。

【0036】

前記温調ユニット３は、図７に示すように、ユニットケース３１の内部に、風流れ方向の上流側から、エバポレータ３２と、ブロアファン３３（送風機）と、PTCヒータ３４（フィン部材）と、を有して構成される。この温調ユニット３は、車両前後方向の略中央の床下位置に配置されたバッテリパックケース１の内部空間のうち、車両前方のモータルーム１０１に配置されたエアコンコンプレッサ１０３に近い側の位置に配置される。

【0037】

前記ユニットケース３１は、電装品搭載領域８のうち、隅部の第１区分領域８１に配置され、その吐出口にユニットダクト３５が接続される。このユニットダクト３５は、車幅方向から車両前後方向へと曲がるＬ字形状とされ、中央通路３６に臨む端部位置に、配風ダクト９が接続される配風口３５ａを有する。

【0038】

前記エバポレータ３２は、エアコンユニット１０７（車室内エアコン）の冷媒を用いて熱交換を行い、通過する空気から熱を奪って冷風を作り出す。エアコンユニット１０７からの冷媒は、フレーム前端縁に取り付けられた冷媒管コネクタ端子１３を介して、エバポレータ３２に導入される。このエバポレータ３２は、図７に示すように、ブロアファン３３よりも車両前方位置に配置され、車両前方のフレーム内側面１１ａ（パックケース内側面）と略平行かつ対面するように一方のコア面３２ａを配置している。

【0039】

前記ブロアファン３３は、パックケース内気を循環させるもので、ブロアモータを水から隔離する防水構造を有する。このブロアファン３３は、図７に示すように、エバポレータ３２の他方のコア面３２ｂとサクション側３３ａ（＝吸込み側）が略平行かつ対面するように配置している。

【0040】

前記PTCヒータ３４は、PTCサーミスタ（Positive Temperature Coefficient Thermistor）と呼ばれるセラミック素子（PTC素子）を用い、PTC素子に電流を流すと発熱し、通過する空気に熱を与えて温風を作り出す。このPTCヒータ３４は、PTC素子の発熱量を大きくするための放熱用フィンを備えたフィンタイプPTCヒータであり、例えば、図８に示すように、ヒータフレーム３４ａと、PTC素子３４ｂと、網状フィン３４ｃと、を有して構成される。

【0041】

前記配風ダクト９は、図６に示すように、一端がユニットダクト３５の配風口３５ａに接続され、Ｔ字隙間スペース域に配置された等幅ダクト部９２と拡幅ダクト部９３を介して、他端に車両後方に向けて温調風を吹き出す吹き出し開口９１が形成される。

【0042】

前記吹き出し開口９１は、第２，３バッテリスタック２２，２３の上面よりも車両上方に突出した第１バッテリスタック２１のスタック正面上部域２１ａ（図４参照）に沿って車幅方向に延在して対向配置される。

【0043】

前記等幅ダクト部９２は、ユニットダクト３５の配風口３５ａに接続され、図９に示すように、車幅方向の寸法が一定の縦長断面形状を持ち、車両前後方向に延設される。この等幅ダクト部９２の配置には、ダクト断面形状と相似な形状を持つＴ字隙間スペース域の中央通路３６による空間が利用される。

【0044】

前記拡幅ダクト部９３は、等幅ダクト部９２に接続され、図９に示すように、吹き出し開口９１に向かって車幅方向寸法を徐々に拡大するのに合わせ車両上下方向寸法を徐々に縮小することで形成される。この拡幅ダクト部９３の配置には、Ｔ字隙間スペース域の中央通路３６と、前側バッテリスタック部２２ａ，２２ｂより高さ寸法がさらに１枚分低い後側バッテリスタック部２２ｃ，２３ｃの上部に形成される隙間空間と、Ｔ字隙間スペース域の横断通路３７の上部空間と、が利用される。

【0045】

次に、作用を説明する。
実施例１のバッテリ温調装置における作用を、「バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用」、「凝縮水による電極の短絡防止作用」に分けて説明する。

【0046】

［バッテリパックBPのバッテリ温度調整作用］
バッテリは温度依存度が高く、バッテリ温度が高過ぎても、また、バッテリ温度が低過ぎてもバッテリ性能が低下する。したがって、低外気温時や高外気温時に高いバッテリ性能を維持するためには、バッテリ温度を最適温度域に調整することが好ましい。以下、図６及び図７に基づき、これを反映するバッテリパックBPのバッテリ温度調整作用を説明する。

【0047】

まず、LBコントローラ６により行われるバッテリパックBPの温調制御作用を述べる。例えば、バッテリ充放電負荷の継続や高い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が第１設定温度より高くなると、冷媒を温調ユニット３のエバポレータ３２に導入し、ブロアファン３３を回す。これによって、図７に示すように、エバポレータ３２を通過する風から熱が奪われて冷風が作り出される。この冷風を、配風ダクト９を介して第１バッテリスタック２１と第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３が搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度（＝バッテリ温度）を低下させる。

【0048】

これに対し、例えば、冷風循環や低い外気温度の影響を受けて、バッテリパックBPの内部温度が第２設定温度より低くなると、温調ユニット３のPTCヒータ３４に通電し、ブロアファン３３を回す。これによって、図７に示すように、PTCヒータ３４を通過する風に熱が与えられて温風が作り出される。この温風を、配風ダクト９を介して第１バッテリスタック２１と第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３が搭載されているケース内部空間を循環させることにより、バッテリパックBPの内部温度（＝バッテリ温度）を上昇させる。

【0049】

このように、バッテリパックBPの温調制御を行うことで、バッテリパックBPの内部温度を、高いバッテリ性能が得られる第１設定温度〜第２設定温度の範囲内の温度に維持することができる。このとき、第１バッテリスタック２１と第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３の温度分布が均等になるように、温調風を吹き出しながら循環させることが重要である。以下、温調風によるバッテリ温度調整作用を述べる。

【0050】

温調ユニット３の吹き出し口３５ａから吹き出される温調風（冷風、温風）は、配風ダクト９を通過して車両前方から車両後方に向かって流れる。そして、配風ダクト９の吹き出し開口９１から、図６の矢印Ｂに示すように、第１バッテリスタック２１のスタック正面上部域２１ａに沿って車幅方向の広い範囲で温調風を吹き出される。したがって、配風ダクト９の吹き出し開口９１から吹き出される温調風と、第１バッテリスタック２１との間で熱交換が行われる。

【0051】

そして、第１バッテリスタック２１との間で熱交換した温調風は、図６の矢印Ｃ，Ｃに示すように、車幅方向の両側に分かれて環状通路３８に流れ込む。この環状通路３８に流れ込んできた温調風は、図６の矢印Ｄ，Ｄに示すように、環状通路３８のうち、車両両側通路部をそれぞれ車両後方から車両前方に向かって流れる。この車両後方から車両前方に向かう温調風のうち、一部の温調風は、図６の矢印Ｅ，Ｆ，Ｇに示すように、横断通路３７や第２バッテリスタック２２と第３バッテリスタック２３の隙間を経由し、中央通路３６に向かって流れ、中央通路３６にて合流する。したがって、中央通路３６に向かって流れる車幅方向の温調風と、第２バッテリスタック２２及び第３バッテリスタック２３との間で熱交換が行われる。

【0052】

そして、第１バッテリスタック２１との間で熱交換した後、環状通路３８の車両両側通路部をそのまま車両後方から車両前方に向かって流れた温調風は、環状通路３８の車両前方側通路部を経由し温調ユニット３の吸入側に戻される。加えて、第２バッテリスタック２２及び第３バッテリスタック２３との間で熱交換した後、合流して中央通路３６を車両後方から車両前方に向かって流れた温調風は、車両前方側通路部にて合流し、温調ユニット３の吸入側に戻される。このように、熱交換後の温調風が温調ユニット３の吸入側に戻されると、戻された温調風を吸込み、温調ユニット３にて再び冷風または温風が作り出されるという内気循環により、上記温調作用が繰り返される。

【0053】

上記のように、温調ユニット３からの温調風を、配風口３５ａから配風ダクト９を経由し、配風ダクト９の吹き出し開口９１から、第１バッテリスタック２１のスタック正面上部域２１ａに対し車両後方に向けて吹き出す構成を採用した。

【0054】

例えば、走行中、温度が上昇したバッテリスタックを監視すると、走行風による冷却作用は、車両前方側バッテリスタックに対する冷却作用が大きく、車両後方側バッテリスタックに対する冷却作用が小さい。このため、ケース内のバッテリスタックの温度分布をみると、車両前方側バッテリスタックより車両後方側バッテリスタックの温度が高い温度分布を示す。この温度分布状態で車両前方側バッテリスタックに対し先に冷却風を吹き出すと、車両後方側バッテリスタックに冷却風が届くのが遅れ、車両後方側バッテリスタックが、高温のままの時間が続き、温度落差が大きな温度分布状態が長く維持されることになる。

【0055】

これに対し、第１バッテリスタック２１に対し先に冷却風を吹き出すと、温度が高い第１バッテリスタック２１の温度が応答良く低下し、その後、バッテリパックケース１の内部空間の雰囲気温度が低下し、第２、第３バッテリスタック２２，２３を冷却するという作用を示す。このため、第１バッテリスタック２１と第２，３バッテリスタック２２，２３の温度落差が短時間にて小さく抑えられ、効率的に各バッテリスタック２１，２２，２３の温度均一化が図られる。

【0056】

［凝縮水による電極の短絡防止作用］
上記のように、エアコンユニット１０７の冷媒をエバポレータ３２に導入して冷風を作り出すと、冷媒温度と雰囲気温度の差によりエバポレータ３２の熱交換部（コア部）で凝縮水が発生する。この凝縮水が発生した場合、凝縮水を下流のバッテリ電極に届かないようにする工夫が要求される。以下、これを反映する凝縮水による電極の短絡防止作用を説明する。

【0057】

バッテリパックを床下にレイアウトする際には、冠水路走行や前走車からのスプラッシュ水、泥、埃がバッテリパック内部に入り、電気機器へ影響を与えることを考慮して、バッテリパックケースは水密構造を採用する。バッテリパックケースを水密構造とした場合に、ケース内にエバポレータを設けると、水密構造ではない（開放構造の）バッテリパックよりもエバポレータのコアで発生する凝縮水は減少するものの、凝縮水を、ドレン配管等を用いて積極的に外部に排出することができない。

【0058】

そこで、実施例１では、エバポレータ３２で発生した凝縮水が、バッテリスタック２にある電極まで届いてしまうのを防ぐために、ブロアファン３３の下流に網状フィン３４ｃを有する空気加熱式のPTCヒータ３４を設置する構成を採用した。

【0059】

このように、バッテリパックケース１を水密構造にしたため、水や泥等の異物が外部からケース内に入らないとともに、エバポレータ３２で発生する凝縮水を低減することができる。加えて、エバポレータ３２にて凝縮水が発生した場合においては、エバポレータ３２の下流位置にブロアファン３３と網状フィン３４ｃを配置しているため、エバポレータ３２から送られる細粒状の凝縮水が、ブロアファン３３や網状フィン３４ｃに付着して蒸発することによりブロックされる。また、エバポレータ３２の下流位置にブロアファン３３と網状フィン３４ｃとユニットダクト３５とを設けることで、エバポレータ３２からバッテリ電極までの距離が確保されるため、凝縮水がバッテリスタック２の電極に届きにくくなる。
すなわち、エバポレータ３２で発生する凝縮水を低減する凝縮水低減作用に、凝縮水ブロック作用と凝縮水の電極付着遅延作用が加わることで、凝縮水が網状フィン３４ｃの下流位置に配置されたバッテリスタック２に到達することがない。
この結果、温調ユニット３のエバポレータ３２で発生した凝縮水が、バッテリスタック２の電極まで届いてしまうのが防止される。

【0060】

そして、エバポレータ３２と網状フィン３４ｃを有するPTCヒータ３４との間にブロアファン３３を配置している。このため、エバポレータ３２にて凝縮水が発生した場合、先にブロアファン３３に付着して蒸発し、残った凝縮水が網状フィン３４ｃに付着して蒸発するというように、ブロアファン３３＋網状フィン３４ｃによる凝縮水のダブルブロック（付着＆蒸発）ができる。

【0061】

さらに、エバポレータ３２→ブロアファン３３→網状フィン３４ｃ（ユニットダクト３５）の順の構成にすることで、エバポレータ３２からバッテリスタック２（電極）までの距離が確保される。このため、エバポレータからバッテリスタックまでの距離が短い場合に比べ、凝縮水がバッテリスタック２の電極に届かなくなる。特に、ユニットダクト３５には、吹き出し開口９１を車両後方の第１バッテリスタック２まで延ばした配風ダクト９を接続しているため、エバポレータ３２からバッテリスタック２までの距離が十分に確保される。

【0062】

実施例１では、フィン部材として、網状フィン３４ｃを有するPTCヒータ３４を用いる構成を採用している。
これにより、空気を加熱するPTCヒータ３４に凝縮水の飛散防止機能を兼用させることができるため、新たに網状フィンをつける必要が無くなりコスト的に有利になる。また、PTCヒータ３４の加熱により、凝縮水の蒸発を促すことができる。

【0063】

次に、効果を説明する。
実施例１のバッテリ温調装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

【0064】

(1) バッテリモジュール（バッテリスタック２）と、
前記バッテリモジュール（バッテリスタック２）の温度を調整する温調ユニット３と、
前記バッテリモジュール（バッテリスタック２）及び前記温調ユニット３を収納するバッテリパックケース１と、
を備えたバッテリ温調装置において、
前記温調ユニット３は、風流れ方向の上流側から、車室内エアコン（エアコンユニット１０７）の冷媒を用いて熱交換を行うエバポレータ３２と、パックケース内気を循環させる送風機（ブロワファン３３）と、フィン部材（PTCヒータ３４）と、前記バッテリモジュール（バッテリスタック２）へ風を送るダクト（ユニットダクト３５）と、を有する（図７）。
このため、温調ユニット３のエバポレータ３２で発生した凝縮水が、バッテリモジュール（バッテリスタック２）の電極まで届いてしまうのを防止することができる。

【0065】

(2) 前記フィン部材は、網状フィン３４ｃを有するPTCヒータ３４である（図８）。
このため、(1)の効果に加え、新たにフィン部材を追加して設ける必要が無くなりコスト的に有利になるとともに、PTCヒータ３４の加熱により、凝縮水の蒸発を促すことができる。

【0066】

(3) 前記バッテリパックケース１は、車両の床下位置に配置されている（図１及び図２）。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、バッテリパックBPを床下にレイアウトすることで、車室内の居住空間やラゲッジルームが広く取れ、乗員の快適性・利便性を向上させることができる。

【0067】

(4) 前記送風機は、防水構造によるブロアファン３３である（図７）。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、凝縮水を吸い込んでも、ブロアモータが水分と隔離されているので、ブロアファン３３が故障するのを防止することができる。

【0068】

(5) 前記エバポレータ３２は、パックケース内側面（フレーム内側面１１ａ）と略平行かつ対面するように一方のコア面３２ａを配置し、
前記送風機（ブロアファン３３）は、前記エバポレータ３２の他方のコア面３２ｂとサクション側３３ａが略平行かつ対面するように配置した（図７）。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、エバポレータ３２と送風機（ブロアファン３３）を搭載するために必要とする長さ寸法が短く抑えられ、温調ユニット３をコンパクトにすることができる。

【0069】

(6) 前記バッテリパックケース１は、車両前後方向の略中央の床下位置に配置し、
前記温調ユニット３は、前記バッテリパックケース１内のうち、車両前方のモータルーム１０１に配置したエアコンコンプレッサ１０３に近い側の位置に配置した（図６）。
このため、(3)の効果に加え、エアコン冷媒を導く配管長さが短くなるので、配管のコスト・重量を低減できる。加えて、配管の長さによる冷媒の圧力損失も低減できるので、効率よくエバポレータ３２を冷却することができる。

【0070】

(7) 前記エバポレータ３２は、前記送風機（ブロアファン３３）よりも車両前方位置に配置した（図７）。
このため、(6)の効果に加え、エバポレータ３２のコア部からバッテリパックBPの外へ取り出す冷媒管コネクタ端子１３までの配管が短くなる。このため、バッテリパックBP内の温調ユニット３を小型化できるとともに、配管によって温調空気の流れが邪魔されることを防止することができる。

【0071】

以上、本発明のバッテリ温調装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

【0072】

実施例１では、バッテリパックBPを車両の床下に配置する例を示した。しかし、バッテリパックを車両のラゲージルーム等に配置するような例としても良い。

【0073】

実施例１では、バッテリモジュールとして、バッテリモジュールが複数積層されたバッテリスタック２（バッテリモジュール群）の例を示した。しかし、バッテリモジュールとしては、複数積層されることなく配置されたバッテリモジュールも含まれる。

【0074】

実施例１では、フィン部材として、網状フィン３４ｃを有するPTCヒータ３４を用いる例を示した。しかし、フィン部材としては、凝縮水をブロック（付着＆蒸発）するフィン機能のみを有するものであっても良い。また、フィン形状も網状に限らず、凝縮水をブロック（付着＆蒸発）できる形状であれば、ハニカム状や波状等であっても良い。

【0075】

実施例１では、温調ユニット３として、冷風と温風を作り出すユニットの例を示した。しかし、温調ユニットとしては、エバポレータを有し、冷風のみを作り出すユニットの例としても良い。この場合、フィン機能のみを有するフィン部材が用いられる。

【0076】

実施例１では、バッテリパックケース１の内部空間に、温調ユニット３と配風ダクト９を配置する例を示した。しかし、バッテリパックケースの内部空間に温調ユニットのみを配置し、ユニットダクトからバッテリスタックの隙間を経由してバッテリスタックに配風するような配風ダクト無しの例としても良い。

【0077】

実施例１では、本発明のバッテリ温調装置を走行用駆動源として走行用モータのみを搭載した電気自動車に適用する例を示した。しかし、本発明のバッテリ温調装置は、走行用駆動源として走行用モータとエンジンを搭載したハイブリッド車に対しても適用することができる。

【関連出願の相互参照】

【0078】

本出願は、２０１２年１１月５日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−２４３４００に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】